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JLUpub bietet Mitgliedern und Angehörigen der Universität die Möglichkeit neben wissenschaftlichen Dokumenten auch Forschungsdaten elektronisch zu veröffentlichen und dauerhaft zugänglich zu machen. Alle Veröffentlichungen erhalten einen Digital Object Identifier (DOI) und werden über nationale und internationale Bibliothekskataloge sowie Suchmaschinen nachgewiesen und auffindbar.
Neue Veröffentlichungen:
Characterization of C12A7:2e- electride and its application in electric propulsion cathodes
(2024) Reitemeyer, Malina Katrin
A key component for many electric propulsion systems is the cathode or neutraliser. By combining the thermionic emission of a low work function material with a plasma environment, the device provides electrons for the thruster’s plasma and beam neutralisation. The electride material C12A7:2e- offers a low work function and good ambient stability, making it a promising candidate as a cathode insert material. In this work, Hall effect measurements, weight gain by oxidation, EPR and Raman spectroscopy are applied to electride material over a wide range of electron concentrations. In particular, the carrier densities obtained by Hall effect measurements and the reduction degree obtained from weight gain by oxidation technique correlate with features in the Raman spectrum, to be specific with the intensity ratio of the phonon band at 521 cm−1 with respect to the double band at 566 cm−1 and 610 cm−1. This allows a simple and non-intrusive assessment of sample quality based on the Raman spectrum of a sample. In addition, two cathode design concepts using disk-shaped C12A7:2e- electride inserts were tested. The first design, a thermionic plasma cathode, is successfully operated for several hours and achieves currents up to 1.4 A (1 A keeper, 0.4 A anode). Furthermore, reasons for voltage drifts and instabilities due to changes in the insert material are analysed and possible solutions identified. The second design uses a magnet to enhance gas ionisation and can be ignited at room temperature. Currents up to 70 mA are achieved. Various alternative propellants are studied, including iodine. In particular, several hundred hours of operation are performed with krypton as propellant. Insert degradation and device performance are closely monitored throughout the test.
Towards eradicating the tropical disease schistosomiasis – integrative mathematical and statistical modeling combining intrinsic and extrinsic parameters
(2024) Tabo, Zadoki
Schistosomiasis poses a significant public health threat in Sub-Saharan Africa, particularly affecting impoverished rural communities. This disease is predominantly caused by S. mansoni and S. haematobium parasites, transmitted by freshwater snails of the Biomphalaria and Bulinus species. East Africa, characterized by densely populated rural areas, bears the highest disease burden within the region, with specific hotspots identified in Uganda, Kenya, and Tanzania. Various factors, including climatic variability, geographical features, environmental/habitat suitability, biodiversity, and anthropogenic influences, influence the distribution patterns of intermediate host (IH) snails and schistosomiasis transmission across different geographic scales. The new WHO roadmap emphasizes a One Health approach, recommending targeted snail control and alternative methods. However, limited knowledge exists about the determinants of community structure of the two genera and their role in schistosomiasis transmission, prevalence, and distribution under various scenarios, such as climatic variability in East Africa. This study reveals significant extrinsic parameters influencing the distribution of IH snails at both local (Western Uganda) and regional (East Africa) geographical scales, using Random forest, a machine learning technique. On a smaller scale, geography, diversity of the associated mollusk fauna, and climate emerged as important predictors for the presence of Biomphalaria, whereas mollusk diversity, water chemistry, and geography primarily controlled the occurrence of Bulinus. Mollusk diversity and geography were found to be relevant for the presence of both genera combined. On a regional scale, the results indicated geography and climate as primary factors for Biomphalaria, while Bulinus occurrence was additionally influenced by soil clay content and nitrogen concentration. These parameters signify the processes involved in meta-community assembly, encompassing factors like dispersal limitation, environmental filtering, and biotic interactions that influence the establishment of genera. Furthermore, mathematical models were formulated to quantify the dynamics of schistosomiasis transmission, focusing on the role of IH and all stakeholders in transmission and management (climate variability and control strategies).
Within East Africa, this study revealed varied incidence rates among countries based on temperature and rainfall patterns, characterized by seasonal schistosomiasis emergencies and re-emergences. Conditions with temperatures between 20-27°C and precipitation ranging from 5-140 mm were found to be conducive for schistosomiasis, while June and July marked a period with fewer reported cases, attributed to adverse temperatures around 26-30°C and lower precipitation levels (5.0 to 91.8 mm). Furthermore, Biomphalaria snails demonstrated higher population growth and susceptibility to infection than Bulinus snails, particularly below 25°C, with their populations declining above this temperature threshold and it is optimal for intensifying snail interventions. Expanding the scope, this study revealed that specific non-host competitor snails and predator behaviors such as attack and handling times, can directly control the population of IH snails. However, employing a singular snail competitor or predator alone did not achieve complete disease eradication, while their simultaneous application resulted in a significant decrease in the IH snail population. This reduction brought the reproductive number below unity, indicating the effectiveness of disease control measures. Moreover, model evaluating the individual and tiered impact of remaining control strategies in the current study, including chemotherapy, awareness programs, snail removal, and environmentally dependent chemical control, revealed that no single or combination of 2-3 tiered approaches could entirely eradicate schistosomiasis, except for a four-tiered strategy that integrates all assessed interventions. All work in this dissertation contributes to a better understanding of the community structure of IH snails (where and why their distribution occurs) as well as the impact of climate variability, non-host snails, and predators, as well as evaluating the effectiveness of all stakeholders. It enables the optimization of resources, adaptation of interventions, and supports evidence-based decision-making, fostering community trust.
Erste parasitologische Untersuchungen bei der synanthropen Nilgans (Alopochen aegyptiaca) in Deutschland und ihre Bedeutung als Neobiont
(2024) Fischer, Ella
Seit spätestens dem Aurignacien vor ca. 40.000 bis 31.000 Jahren führt der Mensch (Homo sapiens) auf seinen Wanderbewegungen über die biogeografischen Grenzen hinweg in einem immer schnelleren Tempo Tiere und Pflanzen in stetig steigender Zahl mit sich (Pongsiri et al. 2009; Broodbank 2018). Die Etablierung von gebietsfremden Tier- und Pflanzenarten (i. e. Neobiota) gilt angesichts ihrer vielfältigen ökologischen Auswirkungen als eine der größten Bedrohungen für die weltweite Biodiversität (Cornet et al. 2016; Blackburn et al. 2009; Lee und Klasing 2004). Gebietsfremde Arten können Parasiten aus ihren ursprünglichen Verbreitungsgebieten in die neu besiedelten Lebensräume mitbringen, wo sie ebenfalls einer Vielzahl von für ihr Immunsystem neuen Pathogenen ausgesetzt sind. Die Interaktionen zwischen der Wirtspopulation und den Makro- bzw. Mikroparasiten nehmen Einfluss auf den Ausbreitungs- und Etablierungsprozess einer gebietsfremden Art (Drake 2003; Gethings et al. 2016; Torchin et al. 2001).
In der vorliegenden Arbeit wird die synanthrope Nilgans (Alopochen aegyptiaca) als exemplarisch für eine gebietsfremde Vogelspezies in Mitteleuropa vorgestellt und es werden die sie befallenden gastrointestinalen Endoparasiten untersucht. Diese synanthropen Halbgänse leben unter anderem in Parkanlagen, in Freibädern und auf Golfplätzen in der unmittelbaren Umgebung von Menschen, weshalb auch das Risiko einer von Salmonella spp. verursachten Anthropozoonose eingeschätzt wurde.
Die Nilgans ist in Mitteleuropa ein Neozoon. Diese Spezies wurde im 17. Jahrhundert nach England eingeführt, wo sie als Ziergeflügel in Parkanlagen gehalten wurde. Während die auf Parkflüchtlinge zurückgehende Nilganspopulation in Europa sich anfänglich nur sehr langsam ausbreitete (Lensink 1998; Sutherland und Allport 1991), hat sie sich hierzulande mittlerweile zu der am schnellsten expandierenden Wasservogelspezies entwickelt (Huysentruyt et al. 2022).
Für die vorliegende Studie wurden im Zeitraum zwischen Januar 2020 und Juni 2021 178 wild lebende Nilgänse in ihrem Habitat aufgespürt und 148 Kotproben gesammelt (n = 148). Diese Kotproben wurden in sieben deutschen Bundesländern gesammelt und auf parasitäre Zwischenstadien untersucht, wobei die Natriumacetat-Essigsäure-Formalin-Technik (SAF-Technik), modifiziert mit Essigsäureethylesther, zur Anwendung kam. Im genannten Zeitraum wurden auch 114 geschossene oder verendete Tierkörper aus fünf deutschen Bundesländern post mortem auf Adult- und Zwischenstadien von Endoparasiten untersucht (n = 114). 83 Kotproben, 30 Socktupferpaare sowie 25 Blinddärme von frisch geschossenen Nilgänsen wurden auf Salmonella spp. untersucht (n = 138), wobei das Verfahren nach ISO 6975 (2017) und eine Kombination aus Voranreicherung und spezifischer kommerzieller PCR (Zulassungsnummer FLI-B-656) zur Anwendung kamen. Diese Proben stammten aus fünf Bundesländern. Dabei wurden auch Kotproben in 14 Freibädern gesammelt, welche regelmäßig von Nilgänsen aufgesucht wurden: So konnte dann in vitro getestet werden, ob die im Kot ausgeschiedenen Stämme von Salmonella enterica (subsp. enterica Serovar Anatum) im Schwimmbadwasser, das nach DIN 19643 mit Chlorgas behandelt worden war, infektiös blieben. Ferner wurden 100 Proben auf Cryptosporidium spp. untersucht, wobei Mikroskopie, Koproantigen-ELISA und ein kommerzielles PCR-Kit zum Einsatz kamen.
Im Zuge der vorliegenden Studie wurden insgesamt 13 verschiedene mehrzellige Endoparasiten mittels Koproskopie und Sektion von Tierkörpern nachgewiesen. Im Fall von Echinostoma revolutum wurde die Speziesdiagnose mittels Sequenzierung eines Teils des ND1-Gens und des COX1-Gens gestellt. Hystrichis tricolor, ein in Mitteleuropa selten vorkommender Endoparasit des Proventriculus, wurde molekularbiologisch mittels Sequenzierung eines Teils des 18S-Gens identifiziert.
Es wurden signifikante Unterschiede bei den Prävalenzen zwischen den im urbanen Raum und den in periurbanen Gebieten lebenden Nilgänsen festgestellt. Es wurden auch geografische Zonen ausgemacht, in denen bestimmte Endoparasitenspezies öfter als in anderen Gebieten gefunden wurden, was möglicherweise Hinweise auf das Migrationsverhalten der Nilgans in Mitteleuropa liefern könnte. Es wurden patente Infektionen bei Alopochen aegyptiaca für die Endoparasiten Hystrichis tricolor, Echinuria uncinata, Porrocaecum spp. und Echinostoma spp., nachgewiesen. Daraus kann geschlossen werden, dass diese indigenen Endoparasiten den gebietsfremden Wirtsorganismus Alopochen aegyptiaca nicht nur infizieren, sondern zudem auch in der Lage sind, sich in diesem fortzupflanzen und über diesen dann dessen Artgenossen sowie andere Wasservogelarten und Säugtiere zu infizieren. Bei Infektionen mit den indigenen Endoparasiten H. tricolor und E. uncinata zeigten histologische Untersuchungen, dass die infizierten Nilgänse an einer schweren Entzündung des Drüsenmagens (Proventriculus) litten. Chronische Entzündungsprozesse kosten den Wirtsorganismus Ressourcen und verringern somit seine biologische Fitness. Da der Nachweis erbracht wurde, dass Nilgänse die genannten Parasiten übertragen, ergibt sich ganz klar ein weiterer Forschungsbedarf hinsichtlich eines potenziellen „Spillback-Effekts“ auf einheimische Wassergeflügelarten wie Stockenten (Anas platyrhynchos), Blässhühner (Fulica atra) und Teichhühner (Gallinula chloropus).
Vorbehaltlich einiger Einschränkungen lassen sich die in der vorliegenden Studie festgestellten Prävalenzen von Endoparasiten bei Alopochen aegyptiaca mit jenen in Untersuchungen von einheimischem Wassergeflügel wie Anas platyrhynchos vergleichen: Im Durchschnitt ist die Nilgans offenbar seltener und mit einer geringeren Bandbreite an Endoparasitenspezies infiziert als die in ähnlichen Habitaten lebende Stockente.
Schließlich zeigte die vorliegende Studie, dass das Risiko einer Anthropozoonose durch Erreger wie Salmonella spp., Cryptosporidium spp., Giardia spp., Toxoplasma gondii und Echinostoma spp. offenbar nur sehr gering ist, da in den untersuchten Proben keiner dieser Erreger nachgewiesen wurden. Allerdings konnte hier gezeigt werden, dass Salmonella enterica (subsp. enterica Serovar Anatum) bis zu 180 Minuten lang in chloriertem Schwimmbadwasser überleben konnte und entsprechend infektiös blieben. Das mit Nilgänsen verbundene Risiko einer Echinostomiasis für Badegäste an Süßwasserseen oder Teichen ist aber nicht sehr hoch, da Menschen in Deutschland in der Regel keine ungekochten Süßwasserschnecken konsumieren.
Risikofaktoren und Ergebnisse einer invasiven Therapie eines posthämorrhagischen Hydrozephalus bei Frühgeborenen (Geburtsgewicht unter 1500 g) – eine monozentrische retrospektive Kohortenanalyse
(2023) Spath, Lisa
Liquordrainagesysteme zur Behandlung des neonatalen posthämorrhagischen
Hydrozephalus (PHH) sind häufig mit infektiösen Komplikationen vergesellschaftet.
Aufgrund ihrer unspezifischen Symptomatik ist die Ventrikulitis bei Neugeborenen
schwer zu detektieren. Insbesondere die Interpretation der Liquorparameter ist durch die
Hämorrhagie bedingte chemische Ventrikulitis erschwert. Daher sollten hier
Risikofaktoren für die Entstehung einer Ventrikulitis identifiziert und mögliche
Prädiktoren in der Liquorzusammensetzung ermittelt werden. Im Rahmen dieser
monozentrischen, retrospektiven Studie wurde der klinische Verlauf von
35 Frühgeborenen (Geburtsgewicht < 1500 g) mit PHH und Liquordrainagesystem (VR
oder VP-Shunt) untersucht. Bei 94,2 % der Neugeborenen wurde primär ein VR
implantiert und bei 5,7 % ein VP-Shunt. Die Konversionsrate zu einer definitiven
Liquorableitung betrug 78,8 % mit einer durchschnittlichen Liegedauer des VR von
43,4 Tagen (SD ±25,8). 69,7 % der Neonaten wurden mit VP-Shunt, sowie 18,5 % mit
VR entlassen. Präoperative Liquorpunktionen wurden bei 28,6 % durchgeführt. Pro
Neonat erfolgten durchschnittlich 33,5 VR-Punktionen (SD ±22,4), entsprechend einer
Punktionsfrequenz alle 1,3 Tage. Eine Ventrikulitis trat bei 34,3 % der Frühgeborenen
auf, davon 83 % mit Koagulase-negativen Staphylokokken. Bei der Betrachtung der
Liquordrainagesysteme infizierten sich 21,4 % der Neonaten mit VR und 21,2 % mit VP-
Shunt. Die Diagnose erfolgte im Durchschnitt nach 28,7 Tagen postoperativ (SD ±21);
50 % der Infektionen wurden bis zum 18. postoperativen Tag verzeichnet. Als
Risikofaktoren für die VR-Ventrikulitis konnten das männliche Geschlecht (p = 0,039),
das Nichtvorhandensein eines PDA (p = 0,026) und ein niedriges Geburtsgewicht
(p = 0,172) eruiert werden. Anhand dieser drei Variablen war eine Prognose hinsichtlich
des Auftretens einer VR-Ventrikulitis möglich (p = 0,006, Nagelkerkes R-Quadrat 0,486).
Keinen signifikanten Einfluss zeigten hingegen das Gewicht zum OP-Zeitpunkt sowie
der Grad der Germinalmatrix- und intraventrikuläre Hämorrhagie (GMH-IVH). Im Liquor
zeigte sich ein mindestens 4-facher Anstieg der Zellzahl, ein Eiweißanstieg um etwa
700–1700 mg/l sowie einer Erhöhung des Laktat-Glukose-Quotienten (LGQ) um
mindestens das 3-fache. Als Risikofaktor für eine VP-Shunt-Ventrikulitis konnte lediglich
ein geringes Gewicht zum Operationszeitpunkt (p = 0,010) identifiziert werden.
Hingegen hatten Operationsdauer, Konnektion des VP-Shuntes an ein präexistierendes
VR und Punktionsfrequenz des Reservoirs keinen Einfluss auf das Infektionsrisiko.
Zusammenfassend zeigt die vorliegende Arbeit für beide operative Verfahren ein
ähnliches Infektionsrisiko und identifiziert spezifische Risikofaktoren für eine
postoperative Ventrikulitis. Zur Detektion einer Ventrikulitis kann neben der Zellzahl bei
Neonaten der LGQ als weiterer prädiktiver Parameter herangezogen werden.
Raw Data for best practice study on sustainable insect-based shrimp feeds
(2024-08-28) Wilke, Thomas; Barth, Annalena
The dataset contains the results of a literature search to identify contributing parameters that may affect life-history parameters of shrimp fed with black soldier fly meal or larvae and the raw data for a best-practice study to assess the effects of black soldier fly feed on life-history and physiological traits of the Pacific white shrimp.
The dataset contains five sheets:
1. Summary of 16 publications investigating the use of the black soldier fly as a protein substitute for fishmeal in Pacific white shrimp,
2. Raw data for the controlled trial investigating the effects of fishmeal (FM) and black soldier fly (BSF) based feeds on life-history and physiological traits of Pacific white shrimp,
3. Raw data for an experiment investigating the effects of fishmeal- (FM) and black soldier fly (BSF) based feeds on the contents 18 amino acids (ALA, ARG, ASP, CYS, GLU, GLY, HIS, ILE, LEU, LYS, MET, PHE, PRO, SER, THR, TRP, TYR and VAL) in % dry matter of individual Pacific white shrimp (PWS),
4. Raw data for an experiment investigating the proximate compositions of fishmeal- (FM) based compound feed and black soldier fly (BSF) larvae (DM = dry matter),
5. Raw data for an experiment investigating contents of 18 amino acids (in % dry matter) of a fishmeal- (FM) based diet and black soldier fly (BSF) larvae (DM = dry matter).